Assessments of Radiological Risks in the Buildings and Surroundings of Federal University Wukari (FUW) Campus, Taraba State, Nigeria

Resumen Técnico: Evaluaciones de los Riesgos Radiológicos en los Edificios y Alrededores del Campus de la Universidad Federal de Wukari (FUW), Estado de Taraba, Nigeria

Planteamiento del Problema
El estudio aborda una brecha crítica de conocimiento respecto a la exposición a la radiación gamma terrestre dentro del campus de la Universidad Federal de Wukari (FUW), una instalación que alberga aproximadamente a 30,000 miembros del personal y estudiantes. Si bien estudios previos en el estado de Taraba, Nigeria, han identificado regiones con tasas elevadas de dosis gamma terrestre —particularmente cerca de depósitos de uranio y sitios mineros—, no se había realizado una evaluación sistemática específicamente dentro del entorno construido de la universidad. Dado que el estado de Taraba ha sido vinculado a una alta incidencia de casos de cáncer y que la geología local (areniscas de Bima y gravas continentales) contiene materiales radiactivos naturales, los autores buscaron determinar las condiciones radiológicas del campus. El estudio tuvo como objetivo evaluar las concentraciones de actividad de radionucleidos primordiales ($^{40}\text{K}$, $^{238}\text{U}$ y $^{232}\text{Th}$) en interiores y exteriores, calcular los parámetros de riesgo radiológico asociados y probar estadísticamente la hipótesis de que no existe una relación significativa entre las concentraciones de actividad de los radionucleidos y los riesgos radiológicos.

Metodología
La evaluación se llevó a cabo en los 200 hectáreas del campus de la FUW, cubriendo edificios académicos, residencias de personal, laboratorios y campos abiertos.

• Instrumentación: Las mediciones se realizaron utilizando un medidor de radiación gamma portátil de NaI(Tl)/BGO (Compact Gamma Surveyor por GF Instruments, 2016) y un GPS Garmin para la geolocalización.
• Protocolo de Medición: Las mediciones in situ se tomaron tanto en interiores (en aulas, oficinas y residencias estudiantiles) como en exteriores (campos abiertos, márgenes de carreteras). El detector se posicionó a 1 metro sobre el suelo. Se tomaron cinco lecturas en cada ubicación durante 5 minutos cada una para asegurar la confiabilidad estadística, y se calcularon los promedios.
• Conversión de Datos: Las concentraciones brutas se convirtieron a unidades de actividad ($\text{Bq/kg}$) utilizando factores de conversión de la AIEA.
• Evaluación de Riesgo: El estudio calculó varios parámetros radiológicos:
  • Actividad Equivalente de Radio ($R_{eq}$): Para evaluar la uniformidad de las tasas de dosis gamma.
  • Índice de Peligrosidad (HI): Para evaluar el riesgo de radiación gamma en relación con los límites de seguridad.
  • Tasa de Dosis Absorbida (ADR): Medida en $\text{nGy/h}$.
  • Dosis Efectiva Anual (AED): Estimada utilizando factores de ocupación (0.8 para interiores, 0.2 para exteriores) y coeficientes de conversión.
  • Riesgo de Cáncer por Exceso de Vida (ELCR): Calculado utilizando un factor de riesgo de 0.05 y una esperanza de vida promedio de 55 años.
• Análisis Estadístico: Se utilizaron coeficientes de correlación de Pearson para analizar la relación entre las actividades de los radionucleidos y los parámetros de riesgo radiológico. También se realizaron análisis comparativos basados en los niveles de piso de los edificios (planta baja frente a pisos superiores) y la calidad de la ventilación.

Resultados Clave

• Concentraciones de Actividad:
  • Interiores: Las concentraciones medias fueron de $785.3 \pm 30.7 \text{ Bq/kg}$ para $^{40}\text{K}$, $44.5 \pm 2.1 \text{ Bq/kg}$ para $^{238}\text{U}$, y $37.2 \pm 1.9 \text{ Bq/kg}$ para $^{232}\text{Th}$.
  • Exteriores: Las concentraciones medias fueron de $561.1 \pm 30.4 \text{ Bq/kg}$ para $^{40}\text{K}$, $35.7 \pm 1.5 \text{ Bq/kg}$ para $^{238}\text{U}$, y $31.1 \pm 1.4 \text{ Bq/kg}$ para $^{232}\text{Th}$.
  • Comparación: Los niveles de $^{40}\text{K}$ y $^{238}\text{U}$ en interiores superaron los promedios globales, mientras que los niveles de $^{232}\text{Th}$ estuvieron por debajo de los promedios globales.
• Parámetros Radiológicos:
  • Equivalente de Radio ($R_{eq}$): Los valores medios de interior y exterior fueron de $158.2 \pm 6.4 \text{ Bq/kg}$ y $123.3 \pm 4.5 \text{ Bq/kg}$, respectivamente, ambos muy por debajo del límite de seguridad de $370 \text{ Bq/kg}$.
  • Tasa de Dosis Absorbida (ADR): La ADR media en interiores fue de $76.4 \pm 3.1 \text{ nGy/h}$, y en exteriores de $59.3 \pm 2.1 \text{ nGy/h}$. La relación interior-exterior es de 1.3.
  • Índice de Peligrosidad (HI): El HI promedio en interiores fue de 0.5 y en exteriores de 0.3, lo que indica un riesgo bajo, ya que ambos están por debajo del umbral de la unidad.
  • Dosis Efectiva Anual (AED): La AED media en interiores fue de $0.37 \pm 0.02 \text{ mSv/y}$, y en exteriores de $0.07 \pm 0.00 \text{ mSv/y}$. La AED total del campus ($0.45 \text{ mSv/y}$) está por debajo del límite de dosis pública nigeriano ($1.0 \text{ mSv/y}$) y del promedio global ($0.52 \text{ mSv/y}$).
  • Riesgo de Cáncer por Exceso de Vida (ELCR): El ELCR total medio fue de $1.23 \pm 0.05 \text{ mSv}$. Aunque esto supera el umbral de la USEPA de $0.106 \text{ mSv}$, permanece por debajo del promedio global de $1.45 \text{ mSv}$.
• Factores Influyentes:
  • Nivel de Piso: Los pisos superiores exhibieron aproximadamente un 33–35% menos de concentraciones de actividad y parámetros radiológicos en comparación con las plantas bajas.
  • Ventilación: Los edificios con mala ventilación mostraron parámetros radiológicos significativamente más altos (hasta un 48% más de ADR) en comparación con las estructuras bien ventiladas.
• Correlaciones Estadísticas: Se encontró una fuerte correlación positiva ($p=0.01$) entre las actividades de los radionucleidos en interiores y todos los parámetros de riesgo radiológico. En exteriores, el $^{40}\text{K}$ mostró una fuerte correlación, mientras que el $^{238}\text{U}$ y el $^{232}\text{Th}$ mostraron correlaciones moderadas.

Significancia y Reivindicaciones
Los autores afirman que el estudio proporciona la primera base de datos de referencia para la exposición a la radiación terrestre en la FUW, sirviendo como una referencia crítica para legisladores, autoridades de salud ambiental y la administración universitaria.

• Evaluación de Seguridad: El estudio concluye que las condiciones radiológicas actuales plantean riesgos para la salud "insignificantes" de forma inmediata, ya que los índices de peligrosidad y las tasas de dosis generalmente caen dentro de los límites de seguridad nacionales e internacionales.
• Implicaciones a Largo Plazo: Aunque los riesgos inmediatos son bajos, los autores señalan que los valores de ELCR superan el umbral de la USEPA, lo que sugiere un potencial para efectos de salud estocásticos (cáncer) durante periodos de exposición a largo plazo.
• Recomendaciones Prácticas: Basándose en los datos, los autores recomiendan que las futuras construcciones en el campus prioricen las ubicaciones en pisos superiores y una excelente ventilación. Afirman que estas medidas podrían reducir los peligros radiológicos en aproximadamente un 33% (mediante la elevación del piso) y un 48% (mediante la ventilación), mitigando significativamente la acumulación de gases radiactivos y sus productos hijos.
• Trabajo Futuro: El documento hace un llamado explícito a realizar más investigaciones para evaluar los riesgos radiológicos en las fuentes de agua del campus y en los pueblos circundantes para proporcionar un perfil radiológico más completo de la región.

El estudio rechaza la hipótesis nula, confirmando una relación estadística significativa entre las actividades de los radionucleidos primordiales y los riesgos radiológicos asociados dentro del entorno del campus.